PL154136B1 - Calcination method and apparatus - Google Patents

Description

rzeczpospolita OPIS PATENTOWY 154 136

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 87 01 07 (P. 263576)

Int. Cl.⁵ B01J 6/00

Pierwszeństwo: 86 01 07 Wielka Brytania

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 88 01 21

Opis patentowy opublikowano: 1991 12 31

Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: BPB Industries PLC,

Slough (Wielka Brytania)

Urządzenie do kalcynowania

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kalcynowania, zwłaszcza dwuhydratu siarczanu wapnia lub gipsu.

Z brytyjskiego opisu patentowego 2043 219 jest znany kocioł do kalcynowania, mający nachylone ściany boczne, przez co uzyskuje się mniejszą powierzchnię przekroju przy spodzie kotła niż przy wierzchniej części złoża, oraz skierowaną ku dołowi rurę grzewczą, otwierającą się do wnętrza kotła blisko dna dla wprowadzania gorącego gazu do złoża.

Stwierdzono, że znane urządzenia do kalcynowania oparte na ogrzewaniu bezpośrednim przez wprowadzanie gorącego gazu mają wadę polegającą na towarzyszącym powstawaniu części nierozpuszczalnego gipsu bezwodnego (anhydryt II), szkodliwego dla wytwarzania okładziny tynkowej. Obecnie dochodzi się do wniosku, że ważnym czynnikiem decydującym o powstawaniu nierozpuszczalnego anhydrytu jest temperatura gorącego gazu podczas pierwszego kontaktu z gipsem w złożu.

Celem obecnego wynalazku jest zredukowanie ilości nierozpuszczalnego anhydrytu powstającego w procesie kalcynowania, polegającym na bezpośrednim wprowadzeniu do złoża gipsu gorących gazów. Dokonano tego przez zredukowanie temperatury gorącego gazu kontaktującego się z gipsem.

Urządzenie do kalcynowania dwuhydratu siarczanu wapnia lub podobnego wrażliwego na ciepło materiału zawierające kocioł do pomieszczenia złoża materiału i rurę skierowaną w dół od wierzchu kotła i posiadającą w dolnej części przynajmniej jeden otwór do bezpośredniego wprowadzania do złoża gorącego gazu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rura z gorącym gazem jest osłonięta na części swej długości przez zewnętrzną rurę, która przechodzi od poziomu ponad powierzchnią złoża w trakcie pracy urządzenia do poziomu poniżej powierzchni złoża oraz, że posiada otwory do wprowadzania przynajmniej jednej chłodnej substancji zdolnej do jednorodnego mieszania do górnego obszaru zewnętrznej rury.

Do górnego obszaru zewnętrznej rury prowadzą otwory wlotowe materiału stałego, doprowadzające świeży materiał przeznaczony do kalcynowania.

154 136

Do górnego obszaru kotła jest podłączony separator pyłu dla oddzielania pyłu od gazu wydechowego wydobywającego się z kotła, zaś do górnego obszaru zewnętrznej rury są doprowadzane elementy służące do zawracania gazu wydechowego z kolektora pyłu z powrotem do obiegu. Do górnego obszaru zewnętrznej rury są doprowadzane elementy służące do zawracania do obiegu oddzielonego pyłu z separatora pyłu. W rurze z gorącym gazem znajduje się palnik, umieszczony na poziomie bezpośrednio poniżej pokrywy kotła, służący do ogrzewania tego gazu.

Zastosowana w celu chłodzenia stosunkowo zimna, zdolna do jednorodnego mieszania się substancja może dogodnie stanowić sproszkowany gips lub gazy zawracane z układu -wydechowego po oddzieleniu pyłu względnie obydwie te substancje. Sproszkowany gips wprowadzony do zewnętrznej rury może stanowić część lub całość wsadu dwuhydratu siarczanu wapnia przeznaczonego do kalcynowania, w postaci minerału gipsowego lub innego źródła dwuhydratu. Siarczan wapnia lub zawrócone do obiegu gazy przechodzące ku dołowi zewnętrznej rury są wstęnie podgrzane przed dojściem do złoża, a jednocześnie powodują obniżenie temperatury gazu wewnątrz rury z gorącym gazem, zanim on z kolei dojdzie do złoża. Następnym źródłem materiału zdolnego do jednorodnego mieszania się przydatnego do wprowadzania do zewnętrznej rury jest zawrócony do obiegu półwodzianu, na przykład pochodzący z układu gromadzenia pyłu z gazów wydechowych z kotła do kalcynacji.

Szczególna korzyść urządzenia według wynalazku polega na tym, że nie obniża ono termicznej sprawności procesu kalcynowania. Ponadto zewnętrzna rura osłania tylko część długości rury z gorącym gazem wewnątrz złoża, a zatem substancja przechodząca przez zewnętrzną rurę nie jest objęta oddziaływaniem wysokiego ciśnienia zwrotnego, wywoływanego przez gaz ogrzewający przy dolnym zakończeniu rury z gorącym gazem i z tego względu wystarczy stosunkowo mała moc do pompowania na przykład zawróconych do obiegu gazów przez rurę zewnętrzną.

Przedmiot wynalazku zostanie zilustrowany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój pionowy przez kocioł do kalcynowania z bezpośrednim ogrzewaniem w rurze z gorącym gazem, zmodyfikowanej zgodnie z wynalazkiem, a fig. 2 podobny przekrój przez odmienną postać kotła do kalcynowania, podobnie zmodyfikowanego.

Urządzenie do kalcynowania pokazane na fig. 1 zawiera ogrzewany od zewnątrz, stalowy kocioł 10, otoczony płaszczem grzejnym lub komorą 11, do której jest doprowadzone ciepło poprzez palnik 12. Kocioł można tradycyjnie wyposażyć w obrotowe mieszadło 13 oraz poprzeczne rurki lub kanały do wprowadzania gorących gazów w bliższy kontakt na zasadzie wymiany ciepła z zawartością kotła, jakkolwiek na rysunku zostały one dla przejrzystości ominięte. Kocioł posiada pokrywę 14 z otworem 15 na gazy wydechowe oraz otworem wlotowym 16, wykorzystywanym zwykle do wprowadzania sproszkowanego gipsu. Kontrolowany otwór spustowy 17 przy spodzie kotła umożliwia spuszczenie zawartości, na przykład przy pracy partiami, zaś otwór spustowy 18 na poziomie szczytu złoża, chroniony przegrodą 19, umożliwia ciągłą pracę kotła, jak opisano w brytyjskim opisie patentowym 1 018464.

Kocioł jest wyposażony, według brytyjskiego opisu patentowego 1 488 665, w grzewczą rurę 21 ze stali lub innego materiału przewodnego cieplnie, skierowaną w dół kotła i mającą jeden lub więcej otworów w dolnym zakończeniu 22 w dolnym obszarze kotła. Gorące gazy, przykładowo gorące produkty gazowe procesu spalania są wprowadzane przy górnym zakończeniu rury albo ze źródła zewnętrznego lub są ogrzewane w górnej części rury za pomocą palnika 23, jak pokazano na rysunku. W tym przypadku paliwo jest doprowadzane przewodem 24, zaś powietrze potrzebne do spalania dochodzi kanałem 25. Gorący gaz wprowadzany do złoża poprzez rurę 21 stanowi dodatkowe źródło ciepła, znacznie bogatsze niż ciepło przewodzone przez ściany kotła z płaszcza 11, a jednocześnie wspomaga fluidyzację złoża kalcynowanego w kotle.

Zgodnie z wynalazkiem, górna część rury 21 jest osłonięta zewnętrzną rurą 26, sięgającą tylko na część długości rury 21, kończącą się poniżej powierzchni 27 złoża materiału wsadowego w kotle lecz w znacznej odległości ponad otworem w zakończeniu 22 rury z gorącym gazem. Zewnętrzna rura korzystnie przechodzi przez pokrywę 14 kotła, jak pokazano na rysunku i jest wyposażona w otwory wlotowe materiału stałego 28 lub otwory wlotowe gazu 29 względnie w obydwa rodzaje otworów.

154 136 3

Palnik 15 jest korzystnie zamontowany wewnątrz wewnętrznej rury 21 w miejscu tuż poniżej pokrywy 14 kotła.

Otwór 15 na gazy wydechowe jest podłączony do odśrodkowego separatora pyłu 31, z którego prowadzi przewód 32 do kolektora pyłu i wyprowadzania gazu wydechowego. Jeżeli ochłodzone gazy wydechowe mają być zawrócone do zewnętrznej rury 26, to korzystnie są one pobierane z przewodu 32 i pompowane dmuchawą 33 do otworu wlotowego gazu 29, jak pokazano na rysunku. Drobno sproszkowany, kalcynowany materiał jest odzyskiwany przez otwór w podstawie 34 separatora pyłu 31 i w razie potrzeby może być zawracany do otworu wlotowego materiału stałego 28, jak pokazano przerywaną linią.

Na figurze 2 elementy równoważne z fig. 1 oznaczono tymi samymi oznacznikami cyfrowymi. Kocioł do kalcynowania ma tutaj postać opisaną w brytyjskim opisie patentowym 2043219 i posiada obszar 41 w kształcie odwróconego stożka ściętego, w którym zawarte jest złoże materiału. Górna, cylindryczna część 42 kotła wystaje ponad poziom złoża i podtrzymuje pokrywę 43. Ten górny obszar służy głównie jako strefa uwolnienia cząstek stałych, zabranych wraz z gazami wydechowymi. Obszar 41 kotła jest izolowany cieplnie i nie jest ogrzewany od zewnątrz,jakkolwiek w izolacji można zastosować słabe ogrzewanie dla zredukowania jakichkolwiek strat ciepła poprzez ścianę kotła. Otwór 44 blisko dna kotła komunikuje się z przelewem 45, ustalającym poziom 27 złoża w trakcie pracy. Rura 21 z gorącym gazem przechodzi przez pokrywę 43 kotła i sięga w pobliże dna, zaś jej otwarte zakończenie 22 jest założone na wewnętrzny lejek 46, korzystnie stożkowy, znajdujący się na dnie kotła i służący do polepszenia rozprowadzania gazów wychodzących z zakończenia 22 rury. Rura 21 z gazem może również być zaopatrzona w szczeliny 48 w dolnej części swej ściany bocznej również dla polepszenia rozprowadzania gazów.

Układ rury 21 z gorącym gazem, elementy doprowadzające gorący gaz, zastosowanie zewnętrznej rury 26 i elementy do doprowadzania rozmaitych substancji do zewnętrznej rury są takie jak opisane w odniesieniu do fig. 1, podobnie jak elementy zastosowane do oddzielania pyłu z gazów wydechowych i do zawracania zimnego gazu wydechowego lub odzyskanego sproszkowanego materiału z separatora pyłu do otworów wlotowych zewnętrznej rury. Zewnętrzna rura 26 może korzystnie być zabezpieczona przed poruszaniem się za pomocą środków ustalających w rodzaju sprężyn 50.

Zaleca się, aby palnik 23 był umieszczony we wnętrzu wewnętrznej rury 21 w położeniu tuż pod pokrywą 43 kotła.

Przedmiot wynalazku będzie przedstawiony poniżej za pomocą następującego przykładu.

Przykład . Kalcynowano gips z zastosowaniem ogrzewanego gazem kotła do kalcynowania, opisanego w brytyjskim opisie patentowym 2 043 219 i zmodyfikowanego według wynalazku, jak pokazano na fig. 2. Proces kalcynowania prowadzono albo z zawracaniem gazu wydechowego przez przewód 32 i dmuchawę 33 do otworu wlotowego gazu 29, albo z doprowadzaniem wsadu ochłodzonego minerału do otworu wlotowego materiału stałego 28, względnie z zastosowaniem obydwu sposobów, jak pokazano w tabeli 1. Oszacowano ilość nierozpuszczalnego anhydrytu, występującego w kalcynowanym produkcie odprowadzanym przez przelew 45 i otwór w podstawie 34 separatora i zestawiono wyniki również w tabeli.

Tabela 1 % nierozpuszczalnego anhydrytu

Przykład	Opis warunków kalcynowania	Gaz scfh	Powietrze scfh	% nadmiaru powietrza	produkt zasadniczy (z przelewu)	produkt sproszkowany (z separatora)
Warunki kontrolne	bez gazu wydechowego lub zasilania mineralnego	700	14000	117	3,5	7,1
1	zasilanie mineralne	700	13000	102	2,9	3,6
2	zasilanie mineralne	600	13500	144	2,3	4,9
3	zawrócony gaz wydechowy	600	13500	144	0,8	1,4
4	zawrócony gaz wydechowy i zasilanie mineralne	650	15500	159	0,5	2,0

Procentowe wartości nadmiaru powietrza, podane w tabeli 1, określają ilość powietrza dochodzącego do rury z palnikiem w nadmiarze względem ilości koniecznej do zupełnego połączenia z gazowym paliwem palnika, wyrażoną jako procent stechiometrycznej ilości potrzebnej do zupełnego spalenia.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do kalcynowania dwuhydratu siarczanu wapnia lub podobnego wrażliwego na ciepło materiału zawierającego kocioł do pomieszczenia złoża materiału i rurę skierowaną w dół od wierzchu kotła i posiadającą w dolnej części przynajmniej jeden otwór do bezpośredniego wprowadzania do złoża gorącego gazu, znamienne tym, że rura (21) z gorącym gazem jest osłonięta na części swej długości przez zewnętrzną rurę (26), która przechodzi od poziomu ponad powierzchnią (27) złoża w trakcie pracy urządzenia do poziomu poniżej powierzchni złoża oraz, że posiada otwory (28, 29) do wprowadzania przynajmniej jednej chłodnej substancji zdolnej do jednorodnego mieszania do górnego obszaru zewnętrznej rury (26).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do górnego obszaru zewnętrznej rury (26) prowadzą otwory wlotowe materiału stałego (28), doprowadzające świeży materiał przeznaczony do kalcynowania.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że do górnego obszaru kotła (10), (42) jest podłączony separator pyłu (31) dla oddzielania pyłu od gazu wydechowego wydobywającego się z kotła, zaś do górnego obszaru zewnętrznej rury (26) są doprowadzane elementy (33,29) służące do zawracania gazu wydechowego z kolektora pyłu z powrotem do obiegu.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że do górnego obszaru zewnętrznej rury (26) są doprowadzone elementy (34,28) służące do zawracania do obiegu oddzielonego pyłu z separatora pyłu (31).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w rurze (21) z gorącym gazem znajduje się palnik (27), umieszczony na poziomie bezpośrednio poniżej pokrywy (14), (43) kotła, służący do ogrzewania tego gazu.

   Fic. 2

   Zakład Wydawnictw UP RP. NOkład 100 egz. Cena 3000 zł